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12.目前,小汽車越來越多地走進(jìn)了千家萬戶,但隨之而來的是環(huán)境和能源危機(jī)問題.因此電動(dòng)汽車是未來發(fā)展的必然趨勢(shì),它既環(huán)保,又經(jīng)濟(jì).設(shè)一輛用汽油為燃料的小汽車,以72km/h的速度在水平路面上勻速行駛100km所消耗的汽油10L,小汽車發(fā)動(dòng)機(jī)效率為25%.
(1)求10L汽油完全燃燒所釋放的熱量(汽油的熱值q=4.6×107J/kg,汽油的密度ρ=0.8×103kg/m3
(2)求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率;
(3)若采用同樣大輸出功率的電機(jī)驅(qū)動(dòng)該汽車,并以相同的速度行駛100km,用戶充電電源需供給的電能為多少?并計(jì)算說明兩種動(dòng)力耗能費(fèi)用誰更經(jīng)濟(jì)?[設(shè)充電電源電機(jī)輸出機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)化效率為95%,電價(jià)0.6元/(kW•h),油價(jià)7元/L].

分析 (1)知道汽油的體積,利用m=ρV求汽油的質(zhì)量,知道汽油的熱值,利用Q=mq求汽油完全燃燒所釋放的熱量;
(2)知道汽車發(fā)動(dòng)機(jī)效率,利用η=WQ求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外做功;知道汽車行駛的路程和速度,利用
t=sv求做功時(shí)間,再利用P=Wt求汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率;
(3)由題知,采用同樣大輸出功率的電機(jī)驅(qū)動(dòng)該汽車,以相同的速度行駛100km,做功時(shí)間相同,做的功相同,而充電電源電機(jī)輸出機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)化效率η′=95%,利用效率公式求消耗的電能;知道油價(jià)、電價(jià)分別計(jì)算出各自的費(fèi)用,得出哪種更經(jīng)濟(jì).

解答 解:
(1)汽油的體積V=10L=10dm3=0.01m3,
由ρ=mV得汽油的質(zhì)量:
m=ρV=0.8×103kg/m3×0.01m3=8kg,
完全燃燒所釋放的熱量:
Q=mq=8kg×4.6×107J/kg=3.68×108J;
(2)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)效率η=WQ,
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外做功:
W=η×Q=25%×3.68×108J=9.2×107J,
由v=st得做功時(shí)間:
t=sv=100km72km/h=2518h=2518×3600s=5000s,
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率:
P=Wt=9.2×107J5000s=18400W=18.4kW;
(3)由題知,P=P,以相同的速度行駛100km,做功時(shí)間相同,做的功相同,即W=9.2×107J,
充電電源電機(jī)輸出機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)化效率η′=95%,
即:η′=WW,
所以消耗的電能:
W=\frac{W}{η′}=\frac{9.2×1{0}^{7}J}{95%}≈9.7×107J≈27kW•h;
汽車消費(fèi)為7元/L×10L=70元,
電機(jī)驅(qū)動(dòng)該汽車消費(fèi)0.6元/(kW•h)×27kW•h=16.2元,
可見使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)該汽車更經(jīng)濟(jì).
答:(1)10L汽油完全燃燒所釋放的熱量為3.68×108J;
(2)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為18.4kW;
(3)用戶充電電源需供給的電能為2727kW•h,使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)該汽車更經(jīng)濟(jì).

點(diǎn)評(píng) 本題為力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)的綜合計(jì)算題,考查了學(xué)生對(duì)速度公式、密度公式、功率公式、燃料完全放熱公式和效率公式的掌握和運(yùn)用,雖知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng),但都屬于基礎(chǔ),難度不大!

練習(xí)冊(cè)系列答案
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3.在“測(cè)量小燈泡的額定功率”實(shí)驗(yàn)中,燈泡上標(biāo)有“3.8V”字樣,電源電壓恒為6伏.

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(2)請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖1中的實(shí)物電路連接完整.
(3)正確連線后.開始實(shí)驗(yàn),移動(dòng)變阻器滑片使小燈泡正常發(fā)光,此時(shí)電壓表的示數(shù)為2.2V,電流表的示數(shù)如圖2所示,則燈泡的額定功率為0.912W.

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20.如圖是一種煲湯用的電熱鍋工作原理圖,調(diào)節(jié)切換開關(guān)可以使電熱鍋處于“關(guān)、高溫、自動(dòng)、保溫”四種工作狀態(tài),其中控溫器的作用是每當(dāng)水沸騰后能自動(dòng)斷電一段時(shí)間,等鍋內(nèi)湯水溫降低到一定溫度后又能自動(dòng)接通電路,繼續(xù)對(duì)湯水加熱.當(dāng)電熱鍋處于保溫狀態(tài)時(shí),由于發(fā)熱電阻功率較小,不論通電多長(zhǎng)時(shí)間,都不能使鍋內(nèi)的湯水沸騰,電熱鍋的部分參數(shù)如表所示,求:
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加熱功率500W
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(2)該電熱鍋處于高溫檔正常工作42min時(shí)消耗多少電能?
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7.乘坐蓄電池觀光游覽車游覽園博園,已成為許多游客喜愛的游覽項(xiàng)目.游覽車不僅具有低噪音、無污染的綠色環(huán)保功能,還具有外形美觀、乘坐舒適的特點(diǎn).游覽車勻速行駛時(shí)的阻力約為車總重的0.15倍,蓄電池觀光游覽車部分技術(shù)性能參數(shù)如下表,取g=10N/kg,求:
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(2)如果游覽車在行駛過程中輪胎與地面接觸的總面積為250cm2,那么其滿載時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)多大?
(3)游覽車勻速行駛12min時(shí)牽引力做了多少功?
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